浓香型白酒增加己酸乙酯降低乳酸乙酯的研究进展

李俊辉，刘英杰，隋丽娜，杨平平，王 燕*

（齐鲁工业大学 生物工程学院，山东 济南 250300）

中国白酒是世界六大蒸馏酒之一，酿造历史源远流长，工艺独树一帜[1]。在众多的白酒类型中，浓香型白酒因其具有独特的色、香、味、格，深受广大消费者的喜爱[2]。

己酸乙酯和乳酸乙酯在浓香型白酒中的含量是浓香型白酒品质的关键。将其比例控制在1∶（0.5～0.8）之间，是业内人士和白酒企业所公认的[3]。然而，在白酒的生产过程中，乳酸菌的数量往往会过高，产生过多的乳酸，进而生成过量的乳酸乙酯。使己酸乙酯和乳酸乙酯的比例的严重失调，使酒的香味受抑制，带有酸涩味，闷甜感，导致浓香型白酒的品质严重下降。因此，在白酒生产过程中，增己降乳、控制合理的己乳比，是当前稳定并提高浓香型白酒品质的重要课题。

在查阅大量资料后，通过工厂调研和实验研究结果，本文对浓香型白酒生产过程中乳酸菌数量升高的原因做出分析，进而重点论述当前增加己酸乙酯降低乳酸乙酯的措施，以期为提高浓香型白酒的品质提供理论指导和参考。

1 己酸菌和乳酸菌的形态特征和生理特性

浓香型白酒中的己酸乙酯和乳酸乙酯特定的比例，决定了其独特的风格。而己酸乙酯和乳酸乙酯的形成，离不开两种重要的菌株—己酸菌和乳酸菌。

1.1 己酸菌

己酸菌是一类生活在土壤中，能够利用乙酸和乙醇生成己酸的[3]，革兰氏阳性，厌氧或兼性厌氧[4]的棒状芽孢杆菌。适宜生活在35℃、pH6.0～6.5的中性偏酸的环境中[5-8]。其代谢产生的己酸和酵母发酵产生的酒精生成己酸乙酯，是浓香型白酒的主体香成分[9]。近年来，从窖泥中筛选出的己酸菌的品种中多是严格厌氧的梭状芽孢杆菌。彭兵等[10]从优质窖泥中分离获得高产己酸菌株，革兰氏阳性，严格厌氧菌。经鉴定，属于克氏梭菌（Clostridium kluyveri）。有学者[11]从泸州老窖180年窖池中筛选到1株高产己酸菌株，经鉴定为梭菌属（Clostridium）中的Clostridium celerecrescens菌株，也是严格厌氧菌。因此，在白酒酿造过程中，提供良好的厌氧条件是保证己酸菌数量，提高浓香型白酒中己酸乙酯含量的有效措施之一。

1.2 乳酸菌

乳酸菌一般指能够发酵糖分产生乳酸的非芽孢细菌，包括球菌和杆菌，多数偏兼性厌氧[12]。乳酸菌也是浓香型白酒产香菌中的重要一种，由其代谢产生的乳酸与酵母发酵生成的酒精，再合成乳酸乙酯，其含量对浓香型大曲酒的品质有重要的影响[13]。LIU L M等[14]从窖池壁样中分离到乳酸菌新种，将其鉴定为乳酸片球菌，并提出白酒香气形成与该菌的代谢产物存在相关性。赵辉等[15]将分离筛选乳酸菌进行鉴定，确定分别是乳酸片球菌、戊糖乳杆菌、玉米乳杆菌，并分析这3种乳酸菌的产酸特性，得到最佳发酵条件：最适温度37℃、最适时间72 h、最适pH值为5.0。

己酸菌和乳酸菌在对生长条件的需求方面有很多共同点，适宜己酸菌生长繁殖的环境往往也为乳酸菌提供了优良的生长条件。为形成浓香型白酒独特得风味品质，发酵过程中需要适量的乳酸菌，为其提供乳酸及其酯类。但乳酸过量，会严重影响酒质和出酒率。在当前的白酒生产中，出现的情况往往是乳酸过量，尤其是浓香型白酒。因此，找到其原因并解决，是提高浓香型白酒品质的关键。

2 白酒生产中乳酸乙酯含量过高原因

2.1 来源广，数量多

在浓香型白酒生产的全过程中，乳酸菌的来源很广，如酒曲、黄水、窖泥、窖池、料醅（入窖）、酒醅（出窖）等多种渠道。有关测试乳酸菌含量的数据显示，每克大曲（干）约有720万个；每1 mL黄水约有22万个；在不同窖龄的窖泥中，每克窖泥（干）中分别为：新窖池有37万多个，中龄窖池有410万多个，老窖池有570万多个[16]。熊亚等[17]利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（polymerase chain reactiondenaturing gradient gel electrophoresis，PCR-DGGE）技术对泸州老窖不同窖龄窖泥中的乳酸菌的多样性进行分析，发现乳杆菌属（Lacto bacillus）、片球菌属（Pediococcus）、魏斯氏菌属（Weissella）、肠球菌属（Enterococcus）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、杆菌属（Bacillus）等，其中乳杆菌属（Lactobacillus）和耐酸乳杆菌（L.acetotolerans）为窖泥中乳酸菌的优势种群。潘勤春等[18]研究了汾酒大曲中的细菌群落结构，并进行测序和序列相似性分析，发现乳酸菌属（Lactobacillus）和芽孢杆菌属（Bacillus）在群落中占绝对优势。侯小歌等[19]对宋河中温酒曲中的乳酸菌进行分离鉴定，得到了4个属8个种的16株乳酸菌，其中的优势菌为微球菌和片球菌。

2.2 繁殖快

在发酵过程中，窖醅中的乳酸菌会与己酸菌在内的众多微生物争夺葡萄糖等糖类物质作为发酵原料，进而生成乳酸。当窖醅发酵进入中后期时，在众多的微生物群体中，乳酸菌往往会处于主导地位。廖建民等[20]发现，在入窖样中乳杆菌属细菌数量并不多，但发酵一周后，其数量会上升为绝对优势，进一步分析发现其优势菌群是耐酸乳杆菌。乔宗伟等[21]利用构建浓香型白酒糟醅原核微生的16S rRNA基因系统发育解析的方法，检出以Lac.acetotolerans菌株为代表的乳杆菌属细菌是糟醅发酵过程中的绝对优势细菌。姚惟琦等[22]从浓香型糟醅中分离得到21株产乳酸菌株，将其中6株产酸菌进行模拟固态发酵，结果显示所有的乳酸菌都不同程度的抑制了己酸、己酸乙酯以及乳酸乙酯的产量，其中有3株产乳酸菌严重抑制了己酸、乙醇和己酸乙酯的生成量。乳酸菌的大量繁殖不仅会带来过量的乳酸乙酯，还将影响己酸菌的生长繁殖，造成浓香型白酒中己酸乙酯含量过低，严重影响酒的品质。

3 增己降乳的措施

3.1 增加己酸乙酯含量

浓香型白酒的主体香味物质是己酸乙酯，其含量的高低直接影响着浓香型白酒的质量[23]。己酸乙酯的形成主要是以己酸菌为主的多菌系和多种酶的协同作用，将乙醇、乙酸结合成丁酸，并进一步合成己酸，己酸与乙醇在酯化酶的作用下合成己酸乙酯[23-24]。为提高酒中己酸乙酯的含量，提高己酸菌产己酸的能力，是有效措施之一。

3.1.1 己酸菌与其他菌种混合培养

己酸菌在生长和代谢过程中会产生对自身有毒害作用的H2和CO2[25]，甲烷菌则可以利用H2作能源，CO2作碳源，具有消除己酸菌代谢反馈抑制的作用。在人工老窖泥中，通过添加一定量的并具有良好共生作用的甲烷菌，可促进己酸菌的生长繁殖[26]。此外，郭威等[27]将筛选到的放线菌与己酸菌混合培养，发现对己酸的产量有很好促进作用。嵇翔等[9]将产己酸菌株与酿酒酵母进行了混合培养，结果表明，产酸提高了12.5%，且最大产酸的周期缩短了约48 h。陈翔等[28]将酵母菌、细菌、霉菌与己酸菌进行混合培养，制成混合己酸菌液。将其应用于窖泥制作中，使出酒率达35%、优酒率达15%。这为人工窖泥的优化和复合功能菌液制备提供了重要的指导方向[29]。

3.1.2 优化发酵条件

前文已述，己酸菌的生长对厌氧条件的要求相对较高，发酵过程中提供良好的厌氧环境，有助于己酸菌的生长。采用软泥封窖不仅可以隔绝空气，保温、保湿，同时可以防止杂菌感染，增加发酵过程中的糟醅与泥中有益微生物的接触界面[30]。

此外，窖池是酿酒基础条件，是酒醅发酵的容器[31]。窖池老化，其表面会起碱，板结发硬，析出大量的乳酸铁和乳酸钙等结晶物。实践证明：乳酸钙和乳酸铁对己酸菌等窖泥功能菌有明显的毒害作用。当乳酸铁、乳酸钙含量在0.5%时，己酸菌数量会明显下降。因此，防止窖池退化，为微生物的发酵提供良好的条件，是维持并提高发酵过程中己酸菌数量，提高白酒中己酸乙酯含量的关键。为防止窖池退化，可采用以下措施[1]：①黄浆水、尾酒、曲粉混合物喷洒养护；②己酸菌培养液养护；③酯化液、己酸液养护；④营养物质加窖池综合培养液养护。

最后，根据不同季节、不同地区，调整好入池条件（如入池淀粉、水分、温度、酸度等）。因地制宜，提供适宜的发酵条件，以促进己酸菌生长繁殖代谢，增加白酒中己酸乙酯的含量，提高浓香型白酒品质。

3.1.3 其他措施

近年来，各生产厂家采用多种技术措施，如夹泥发酵、回酒发酵、双轮底发酵、延长发酵期等，以达到“增己”的目的。付小庆等[32]通过夹泥发酵法进行浓香型白酒生产，该法增大糟醅与窖泥的接触面积；提高糟醅中香味物质的含量，其中己酸乙酯的含量比对照糟醅增加了近3倍；且不影响出酒率；明显提高酒的质量。宋瑞滨等[33]优化夹泥发酵，将窖泥中加入不锈钢泥盘，分多层平铺放置在窖池内的酒醅中，形成多个窖底，可将浓香型白酒中的优级率提高近35%。孙志新等[34]在浓香型大曲酒生产中采用“双轮回酒”发酵。该法可使酯化底物增加，为后期酯化创造良好条件，提高了白酒中己酸乙酯的含量，提升了浓香型白酒的品质。马玉磊等[35]以浓香型白酒的人工窖泥为对象，分析在培养过程中己酸、己酸乙酯等主要酸、酯的变化，发现人工窖泥中己酸在培养的前21 d迅速增加，到第49天时达到最大值；提出通过延长发酵期，可提高白酒中己酸乙酯的含量。

3.2 降低乳酸乙酯含量

乳酸乙酯是我国白酒中四大酯类之一，不具有挥发性，其异羟基及羧基基能与各类有机成分亲和，对酒的回味起到缓冲平衡作用[36]。但含量过高的会导致白酒主体香差，后味苦涩带杂，影响白酒的品质。

3.2.1 利用以乳酸为碳源的微生物来降解乳酸

乳酸是白酒发酵过程中的中间产物，在微生物和酶的作用下最终形成乳酸乙酯。乳酸乙酯性质较稳定，不易被分解，然而乳酸乙酯的前驱物——乳酸，却可以被分解利用[37]。

发酵过程中，在窖泥里添加适当的丙酸菌可将乳酸转化为丙酸、乙酸、二氧化碳和水，从而减少乳酸乙酯的形成。张付旺等[38]将丙酸菌均匀喷洒到窖池中，结果显示，喷洒丙酸菌的窖池比对照窖乳酸乙酯有明显降低。吴生文等[39-40]将从窖泥中分离得到高产丙酸的菌株，应用于实际生产中。结果显示，当丙酸菌浓度增加至6×105个/g糟醅时，对照空白样，发现特型酒中乳酸乙酯含量降低了0.8 g/L。

此外，其他研究报道发现，不只丙酸菌可以降解乳酸，其他一些乳酸降解菌株，在应用到白酒生产中，也都收到了一定的降低乳酸效果。宋克伟等[41]从大曲中分离筛选出1株可降解乳酸的枯草芽孢杆菌，试验发现，该菌可使白酒中乳酸乙酯的含量下降20%，有效降低了白酒中乳酸乙酯的含量。镇达等[42]从枝江大曲窖泥、出窖糟醅、黄水及大曲中筛选到16株乳酸利用菌。通过模拟固体发酵，证明部分菌株在厌氧固体发酵条件下有降低乳酸作用。杨望军等[43]以大曲和酒醅为筛选源，采用选择性培养基筛选出1株解淀粉芽孢杆菌和1株枯草芽孢杆菌，2株菌株都具有较强的降乳酸能力。在模拟发酵情况下，降乳酸率分别达到25.97%和38.54%。

3.2.2 优化生产工艺

（1）陈曲发酵

大曲是酿酒过程中乳酸菌的主要来源之一，为降低酒醅中乳酸菌数量，可采用陈曲发酵。根据实际生产需求，尽可能延长大曲的贮存时间，一般4～6个月为宜。可杀死大量包括乳酸菌在内的无芽孢的生酸杂菌。

（2）辅料用量适当

辅料在酿酒过程中具有重要作用，有利用提升酒的产率及品质。但用量过大，会带来大量的乳酸菌，而且会给酒中带来邪杂味。在辅料的使用过程中，应根据生产适当添加，不可盲目。

（3）注意适当踩窖

酒醅中含氧量增大，会为乳酸菌的生长创造条件，而限制酒醅及窖泥中本身所含己酸菌和降乳菌的生长繁殖。适当踩窖，减少酒醅中的含氧量，限制乳酸菌生长，以达到降乳的目的。

（4）气封甑蒸馏

由于气封甑具有如下两个特点：一是密封性能好，杜绝酒蒸气的外泄，也不会潽甑，不会造成己酸乙酯等香味成分的流失；二是使用了多孔的专用介质，其对乳酸乙酯分子具有一定的吸附作用，可有效降低酒中乳酸乙酯含量。孙庆文等[44]在分析研究中提到：采用气封甑蒸馏，可以使产酒率平均提高了5%，而且在提取香味成分方面具有明显的降低乳酸功效。

（5）适当增加醅层高度

由于较高甑位区的乙醇浓度较高，可以增加醇分散的作用程度，强化醇溶性酯的提取，从而降低白酒中水溶性酯及酸类的含量。赵扬扬等[45]通过研究试验，适当增加醅层高度，有利于风味物质的提取，提高白酒品质。在降乳的同时，还起到增己的作用。

（5）量质摘酒

根据不同馏分微量成分含量的差异和酒精度的高低，量质分段摘酒。摘酒浓度高，乳酸乙酯含量低、己酸乙酯含量高；而后段酒比前段酒中的乳酸乙酯要高几倍，特别是酒尾中乳酸乙酯更高[31]。坚持量质分段摘酒，分级贮存，是获得优级酒的常用手段。

（6）膜分离技术处理酒尾

酒尾中的酒精及大部分酯类、醇类等含量都较低，而乳酸乙酯在内的有机酸等含量相对较高。这往往会造成白酒的风味杂、香气闷、酸涩重等缺陷。大多数企业都是将其回底锅复蒸，但此过程中会造成酒精及香味组分的损耗。周新虎等[46]采用优先透醇膜分离技术处理酒尾，在渗透温度45℃、70%的提取率条件下，可得65%vol左右净化酒，可有效降低酒中的乳酸乙酯，实现尾酒的净化，提升其附加值。

4 结论与展望

增己降乳是提高浓香型白酒质量的关键技术，其的目的是要科学合理地增加己酸乙酯含量、降低乳酸乙酯含量，使酒体达到协调的量比关系。“增己降乳”二者之间是相互联系、相互影响、相互制约的。在采取“增己降乳”的措施时，应根据企业的实际情况，对其各种影响因素进行综合考虑，因地制宜，采取多种综合措施，以期进一步提高浓香型白酒品质。